鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:19570次 | 2018年07月24日
可逆容量的定義是什么
剩余容量是指蓄電池等儲(chǔ)能裝置在經(jīng)過一定時(shí)間的使用后剩余的容量大小。一般蓄電池的建模方法可以分為兩大類:一類是物理建模方法;另一類是系統(tǒng)的辨識(shí)與參數(shù)估計(jì)建模方法。
蓄電池在規(guī)定條件(包括放電強(qiáng)度、放電電流及放電終止電壓)下放出的電量多少或放電時(shí)間長短稱為蓄電池容量,單位A·h或A·min。汽車蓄電池是一個(gè)可逆的直流電源,既能將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能,也能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,它與發(fā)電機(jī)并聯(lián)。
蓄電池長久不用,它會(huì)慢慢自行放電,直至報(bào)廢。因此,每隔一定時(shí)間就應(yīng)啟動(dòng)一次汽車,給蓄電池充電。另一個(gè)辦法就是將蓄電池上的兩個(gè)電極拔下來,需注意的是從電極柱上拔下正、負(fù)兩根電極線,要先拔下負(fù)極線,或卸下負(fù)極和汽車底盤的連接。然后再拔去帶有正極標(biāo)志(+)的另一端,蓄電池有一定的使用壽命,到一定的時(shí)期就要更換。在更換時(shí)同樣要遵循上述次序,不過在把電極線接上去時(shí),次序則恰恰相反,先接正極,然后再接負(fù)極。
剩余容量是指蓄電池等儲(chǔ)能裝置在經(jīng)過一定時(shí)間的使用后剩余的容量大小。
蓄電池由于具有體積小、防爆、電壓穩(wěn)定、無污染、重量輕、放電性能高、維護(hù)量小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于郵電、電力、交通、特種航天、應(yīng)急照明、特種通信等諸多領(lǐng)域。蓄電池已經(jīng)成為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一,它的安全可靠運(yùn)行直接關(guān)系到整套設(shè)備的可靠運(yùn)行。但是在使用過程中,由于剩余容量無法準(zhǔn)確預(yù)測,輕的造成事故,重的釀成慘劇。因此,必須建立一個(gè)有效的蓄電池管理系統(tǒng),準(zhǔn)確可靠地預(yù)測蓄電池剩余容量則成為電池管理系統(tǒng)中最基本和最要的任務(wù)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
國內(nèi)外普遍采用荷電狀態(tài)SOC(stateofcharge)來表示蓄電池的剩余容量。是直接反映蓄電池的可持續(xù)供電能力和健康狀況的一個(gè)重要參數(shù)。由于蓄電池有著不同的類型、用途以及外部環(huán)境,的影響因素眾多,因此其預(yù)測采用的方法各種各樣,使用的電池模型也不盡相同。一般蓄電池的建模方法可以分為兩大類:一類是物理建模方法;另一類是系統(tǒng)的辨識(shí)與參數(shù)估計(jì)建模方法。
物理建模方法預(yù)測
(1)放電實(shí)驗(yàn)法。放電試驗(yàn)法是大家公認(rèn)的最可靠的估計(jì)方法。按某一放電倍率的電流將電池進(jìn)行連續(xù)放電至規(guī)定的零點(diǎn),放電電流與時(shí)間的乘積即為剩余容量。放電試驗(yàn)法主要用于實(shí)驗(yàn)室計(jì)算電池組充電效率、檢驗(yàn)估算精度或者用于蓄電池的檢修,適用于所有電池。但是,該方法有兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)需要大量時(shí)間和人力電池正在進(jìn)行的工作不得不中斷,無法實(shí)時(shí)在線預(yù)測。對(duì)于靜態(tài)后備蓄電池可以采用,但對(duì)于重要場合,用此方法則要冒一定的風(fēng)險(xiǎn),因?yàn)榉烹娖陂g,系統(tǒng)在沒有電池備份下運(yùn)行,一旦主電源出現(xiàn)問題或者市電中斷,整個(gè)系統(tǒng)都將癱瘓,造成不可估量的損失。
(2)安時(shí)法。安時(shí)法實(shí)質(zhì)是將電池看作一個(gè)黑箱,認(rèn)為流進(jìn)電池的電量與流出電池的電量有一定的比例關(guān)系,而不考慮電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和外部的電氣特性,因此這種方法適用于各種電池。同時(shí)可以看出,安時(shí)法在應(yīng)用中存在的問題要求標(biāo)定初始值需要精確計(jì)算充放電效率需準(zhǔn)確測量電流,電流測量不準(zhǔn),將造成計(jì)算誤差,長期會(huì)存在電流積分的累計(jì)誤差在高溫狀態(tài)和電流波動(dòng)劇烈的情況下誤差較大。因此,在實(shí)際應(yīng)用場合采用安時(shí)法時(shí),一般根據(jù)使用環(huán)境和條件考慮對(duì)充放電率、溫度、電池老化以及自放電率等因素進(jìn)行補(bǔ)償。
(3)密度法。密度法主要用于鉛酸蓄電池。由于電解液密度在充電過程中逐漸變高,放電過程中逐漸降低,且蓄電池容量與密度呈一定的線性關(guān)系,因此,通過測量電解液的密度可以預(yù)測的大小。由于密度法需對(duì)電解液進(jìn)行測量,主要應(yīng)用于開口式鉛酸電池,若能夠開發(fā)出更高精度的密度一容量傳感器,在極其重要的場合,可將其在生產(chǎn)時(shí)就植人密封蓄電池。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
(4)開路電壓法。開路電壓是指蓄電池在開路狀態(tài)下的端電壓,在數(shù)值上接近電池電動(dòng)勢。開路電壓法是根據(jù)電池的剩余容量與開路電壓有一定的線性正比關(guān)系而建立起來的,通過測量開路電壓就能夠直接得到剩余容量的大小。其優(yōu)點(diǎn)是不依賴蓄電池尺寸、大小和放電速度,只以開路電壓為測試參數(shù),相對(duì)比較簡單。
系統(tǒng)辨識(shí)及參數(shù)估計(jì)模型方法預(yù)測
(1)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。由于蓄電池是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng),對(duì)其充放電過程建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型難度較大。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有分布并行處理、非線性映射和自適應(yīng)學(xué)習(xí)等特性,可較好地反映非線性的基本特性,在有外部激勵(lì)時(shí)能給出相應(yīng)的輸出,因此能夠在一定程度上模擬蓄電池動(dòng)態(tài)特性,估算SOC。
估算蓄電池大多采用典型的3層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。一般直接采集蓄電池的放電電流、端電壓以及溫度或采用變電流組合測量方法,確定電動(dòng)勢和內(nèi)阻作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入,SOC作為輸出。其中輸入、輸出層神經(jīng)元一般為線性函數(shù)隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)目取決于問題的復(fù)雜程度及分析精度,可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練過程中的收斂速度和訓(xùn)練完成后的誤差來確定。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法適用于各種蓄電池,但該方法的誤差受訓(xùn)練數(shù)據(jù)和訓(xùn)練方法影響很大,而且實(shí)際使用中存在噪聲干擾影響網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。
(2)卡爾曼濾波法??柭鼮V波理論的核心思想,是對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的狀態(tài)作出最小方差意義上的最優(yōu)估計(jì),它既適用于線性系統(tǒng)也適用于非線性系統(tǒng)。
在運(yùn)用卡爾曼濾波法估算時(shí),首先要建立適合于卡爾曼濾波估計(jì)的電池模型,且模型須具備兩方面特點(diǎn):1)能夠較好地體現(xiàn)電池的動(dòng)態(tài)特性,同時(shí)階數(shù)不能太高,以減少處理器的運(yùn)算量,便于工程實(shí)現(xiàn);2)模型必須能夠準(zhǔn)確反映電池電動(dòng)勢與端電壓的關(guān)系,從而使閉環(huán)估計(jì)有較高的精度。
法拉第常數(shù)F=96485C/molLiCoO2摩爾質(zhì)量M=97.8698g/mol如果鋰離子全部脫嵌,其理論容量=F/M=985.8535C/g單位換算后=273.848mAh/g這只是理論的克容量,為保證其結(jié)構(gòu)可逆,實(shí)際鋰離子脫嵌系數(shù)只有0.5左右,生產(chǎn)過程中以LiCoO2為正極的鋰離子電池的理論容量為274mAh/g,怎么計(jì)算的?請(qǐng)指教約也就是140左右。
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